238-树形槽干气密封双向热流固耦合仿真 Wb2024R1-SCDM-AM-FLUENT

考虑粘性生热和动静环的导热，与外界的对流换热，动环远处端面固定边界，静环远处端面2000N弹簧力约束+位移约束。入口0.5MPA，出口0.1MPA。

作为演示用，尺寸数值随便给的，其它参数用#351案例的参数，转速10000rpm，气体氮气。

包括流体仿真、单向耦合和双向耦合仿真

3.1 模型

将动环、静环和气膜的模型装配好，其中动环和静环按正常尺寸大小装配，气膜可将厚度方向放大1000倍且可只取一个周期（划好网格后可阵列并缩小尺度）。

3.2 流体部分的设置

（1）流体域网格

整体设置网格大小为0.0005，再将气膜和树槽厚度方向节点数分别定义为3和4。生成后，可阵列生成整体网格。生成网格后，所有BLOCK定义为流体域。

（2）单向流固耦合或单流体仿真设置及结果

1）设置

进入FLUENT后先检查模型和网格，而后将厚度方向缩放至正常尺度。

其中，若使用完整网格，则无需配对周期边界条件。

2）结果

（3）双向流固耦合流体仿真设置及结果

双向耦合使用完整网格，基本步骤与单向或普通情况的流体仿真相同，以下仅展示不同点。

实际计算的步长和步数不以此处的为准，而以耦合模块中的为准。

3.3 动环和静环材料设置

动环材质

静环材质

3.4 动环和静环网格划分

动环和静环整体网格设置大小为0.005m，并对所有的流固耦合面给上加密命令。

3.5 稳态热力学模块设置及结果

（1）设置

两端面给定为室温，其它面不给条件。

（2）结果

瞬态热力学模块设置与稳态热相同。

3.6 单向流固耦合静力学设置

（1）设置

关闭大变形选项

动环和静环外而端面设置固定约束

若使用热力学模块计算了温度，可导入温度。

导入流体对动环、静环上流固耦合面的压力

（2）结果

3.7 双向流固耦合瞬态结构力学设置

开启弱弹簧，并关闭大变形。

时间步长和计算时间不以此处为准，而以双向耦合模块中的设置为准。

静环内圈平面（安装弹簧位）设置力边界条件

动环端面设置固定边界

静环内圈平面（安装弹簧位）设置位移条件，即只考虑这个面沿Z方向的位移，避免约束不足导致不收敛。

将动环与静环的流固耦合面定义为“流体固体界面”

8 系统耦合（双向流固耦合）设置

双向耦合前，建议先单向耦合试算。